成功开发第二代生物柴油燃料合成催化剂 －实现固定催化剂的高活性·可重复利用的节能合成

理化学研究所（理研）环境资源科学研究中心·绿色纳米催化剂研究团队、自然科学研究机构·分子科学研究所、中部大学·樫村京一郎讲师、东京工业大学·和田雄二教授、九州大学·藤川茂纪副教授等组成的研究团队，成功开发了比以往均相/非均相催化剂具有更高活性（少量催化剂实现更高收量）和更高可重复使用性的固定催化剂，并成功用其以省资源、省能源、碳中和的方式合成了“第二代生物柴油燃料”。本研究成果可期有助于第二代生物柴油燃料的高效制造、以及医药品的合成、有机半导体等有用物质合成的开发。

随着全球变暖，生物柴油燃料作为化石燃料的替代品广受关注。特别是，由于第二代“碳氢化合物”比第一代“脂肪酸甲酯”具有更高的能源效率且不易分解，因此开发其高效的制造方法备受期待。

本次研究团队开发的催化剂（SiNA-Rh），其中铑纳米粒子固定在硅纳米结构上。以相当于既存催化剂的30～100分之一的1/2000摩尔当量（0.05摩尔％）使用SiNA-Rh，在氢气氛下，将来自原料生物质的游离脂肪酸（硬脂酸）通过40W左右的微波照射，将温度保持在200℃并进行24小时的还原反应，可以超过90％的高收获率获得相应的碳氢化合物。照射的微波在40W左右，可实现节能。并且，反复试验结果表明，SiNA-Rh可以保持高活性地反复利用20次，且反复利用时的收获率仍能维持在80%以上。

反应中还能生成副产物一氧化碳（未检测出二氧化碳），一氧化碳可用作通过费-托法合成液态碳氢化合物的原料。而使用的氢正不断实现由可再生能源进行生产。因此可以说，本次开发的由第二代催化剂合成生物柴油燃料的过程，通过源自生物质的游离脂肪酸与源自可再生能源的氢，实现了碳中和与资源及能源的节约。

通过本研究，以固定植物二氧化碳生产的生物质为原料，利用由可再生能源生产的氢，在微波照射的省能源条件下，生产第二代生物柴油燃料和石油原料一氧化碳成为可能。比如，棕榈油等的油脂如收获后未能及时榨取，即开始分解。在马来西亚、印度尼西亚等地被认为存在因油脂分解产生的大量未被有效利用的游离脂肪酸。通过本研究方法，可期使其转化为生物能源。另外，通过与微波产业合作，可期开发面向产业应用的生物柴油燃料。并且通过改良该反应过程，还有望开发出面向医药品合成、有机半导体等有机机能性物质合成的催化剂结合微波的新化学过程。

图文来源网络 如有侵权 请联系删除